Изобретение может быть использовано при восстановлении или изготовлении клапанов двигателей внутреннего сгорания (ДВС). После очистки поверхности под седло и дефектоскопии осуществляют механическую обработку. Седло изготавливают путем электродуговой наплавки поверхности клапана под седло. Наплавляют подслой никеля короткой дугой током прямой полярности в среде сварочного газа с проковкой наплавленного валика со скоростью, не позволяющей металлу остыть. Проводят механическую обработку наплавленной никелем поверхности. Наплавляют рабочий слой жаропрочной аустенитной стали плавящимся электродом током обратной полярности с проковкой каждого валика со скоростью, не позволяющей металлу остыть. Осуществляют окончательную механическую обработку рабочей поверхности седла. Способ позволяет полностью исключить вероятность выпадения седел из головок цилиндров в процессе эксплуатации ДВС, повысить термоусталостную прочность головок цилиндров, увеличить прочность и износостойкость наплавленных седел клапанов. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2448825

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), а именно к седлам клапанов головок цилиндров ДВС.

Современные транспортные ДВС характеризуются высокой литровой мощностью. Повышение литровой мощности достигается, главным образом, за счет повышения среднего эффективного давления путем увеличения цикловой подачи топлива. При этом неизбежно возрастают тепловые нагрузки на детали, формирующие камеру сгорания, особенно поршни, головки цилиндров и клапаны, причем именно их работоспособность ограничивает дальнейшее увеличение мощности.

Головка цилиндров является самой сложной по конструкции и наиболее нагруженной в тепловом отношении деталью двигателя. Сложность конструкции приводит к большой неравномерности тепловых нагрузок на ее отдельные элементы. Неблагоприятными являются и условия работы, т.к. головка цилиндров не имеет возможности свободного теплового расширения.

Наиболее часто встречающиеся эксплуатационные дефекты головок цилиндров - это неисправности седел клапанов: трещины на внутренней поверхности, катастрофический износ рабочей поверхности, разрушение и выпадение.

В современных отечественных и зарубежных двигателях седла клапанов выполняют вставными [стр.249-250. Орлин, А.С. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. / А.С.Орлин, М.Г.Круглов, Д.Н.Вырубов и др. - М.: Машиностроение, 1984. - 384 с.]. В гнезда головок цилиндров седла или запрессовывают с относительным натягом, или вставляют охлажденными. Метод запрессовки седел клапанов с натягом в головку цилиндров наиболее распространен. В этом случае следует отметить один существенный недостаток - возможность выпадения седла из гнезда головки.

При выпадении седла клапана и последующей его замене при ремонте необходимо устанавливать седла большего диаметра для обеспечения требуемой величины натяга, а для этого нужно расточить диаметры впускных и выпускных каналов головки цилиндров под больший диаметр, что приведет к уменьшению размера межклапанной перемычки, являющейся наиболее нагруженной зоной головки цилиндров.

Следует также отметить, что напрессовка в связи со значительными напряжениями предполагает изготовление массивного седла.

На судовых, тепловозных и стационарных дизелях большой размерности применяются чугунные головки цилиндров, у которых отверстия для клапанов не оснащаются вставными седлами [Возницкий, И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. / И.В.Возницкий, Н.Г.Чернявская, Е.Г.Михеев. - М.: Транспорт, 1979. - 413 с.], [Ржепецкий, К.Л. Судовые двигатели внутреннего сгорания. / К.Л.Ржепецкий, Е.А.Сударева. - Л.: Судостроение, 1984. - 168 с.]. Поэтому при достижении предельного износа отверстий необходимо либо отправлять головку в металлолом, либо растачивать отверстия и запрессовывать в них вставные седла. Оба эти варианта не являются оптимальными.

В первом случае теряется еще вполне работоспособная головка цилиндра и появляется необходимость в приобретении новой дорогостоящей детали.

Во втором случае расточка в головке цилиндра отверстий под установку седел приводит к уменьшению ее поперечных сечений в самых термически и механически нагруженных участках на днище и тем самым провоцирует образование трещин термической усталости по межклапанным перемычкам и между отверстиями для клапанов и форсунки. Кроме того, нельзя исключить и вероятность выпадения вставленных седел в процессе эксплуатации дизеля.

Таким образом, задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения седла клапанов чугунных головок цилиндров ДВС при их изготовлении или восстановлении методом электродуговой наплавки. Предлагаемый способ изготовления или восстановления позволит устранить вышеперечисленные недостатки, возникающие при запрессовке седел клапанов в головку цилиндров, и позволит оптимально решить проблему восстановления работоспособности головки цилиндров. Кроме этого при использовании предлагаемого способа полностью исключается возможность выпадения седла, происходит повышение термоусталостной прочности головки цилиндров.

Поставленная задача достигается тем, что при изготовлении или восстановлении седел клапанов чугунных головок цилиндров ДВС используется способ электродуговой наплавки, который обеспечит получение новых свойств рабочей поверхности седла за счет выбора различной стали для наплавки. Также головка цилиндров становится в дальнейшем более ремонтопригодна.

Способ получения седла клапанов чугунных головок цилиндров двигателей внутреннего сгорания при их изготовлении или восстановлении, включающий очистку поверхностей под седло, дефектоскопии, ее механической обработки и изготовления седла, производится методом электродуговой наплавки упомянутой поверхности короткой дугой током прямой полярности с наплавкой подслоя никеля, в среде сварочного газа, с проковкой наплавленного валика-шва со скоростью, не позволяющей металлу остыть, механической обработки наплавленной никелем поверхности, а затем наплавки рабочего слоя жаропрочной аустенитной сталью плавящимся электродом током обратной полярности с проковкой каждого валика-шва со скоростью, не позволяющей металлу остыть, и окончательной механической обработки рабочей поверхности седла.

На фиг.1, 2, 3, 4 представлены схемы для проведения работ по получению седла клапанов чугунных головок цилиндров ДВС при их изготовлении или восстановлении.

Способ получения седла клапанов чугунных головок цилиндров ДВС при их изготовлении или восстановлении состоит из подготовки головки цилиндра 1 к наплавке путем выпрессовки седел 2 (фиг.1), очистки, расточки посадочных поверхностей 3 седел клапанов для наплавки подслоя никеля в соответствии с фиг.2 и зачистки прилегающих к седлам клапанов поверхностей металлической щеткой до металлического блеска.

Плохая технологическая свариваемость серого чугуна приводит к появлению следующего дефекта: отбеливание, т.е. появление участков с выделениями цементита в той или иной форме. Высокая твердость отбеленных участков практически лишает возможности обрабатывать чугуны режущим инструментом. Наплавка подслоя никеля устраняет образование данных участков.

Наплавка подслоя производится короткой дугой на токе прямой полярности в среде сварочного газа с проковкой каждого валика-шва со скоростью, не позволяющей металлу остыть, легкими ударами металлического молотка. Расходные материалы - проволока сварочная ПАНЧ, в состав которой входят: Cu - 2,3-3%, Mn - 5-6%, Fe - до 2%, Ni - остальное. Примеси не более: Si - 0,3%, C - 0,3%, газ сварочный (Ar 80%, CO 2 20%).

После наплавки расточить посадочные поверхности 4 седел клапанов в соответствии с фиг.3.

Далее осуществляется наплавка рабочей поверхности седла клапана жаропрочной аустенитной сталью, плавящимся электродом (выбор наплавочного материала обусловлен уникальным сочетанием свойств: высокой пластичности, прочности, коррозионной стойкости и способности наклепываться в процессе эксплуатации под действием ударов клапана при посадке в седло). Перед наплавкой необходимо прокалить электроды при температуре 330-350°C в течение одного часа. Наплавка рабочего слоя производится на токе обратной полярности с проковкой каждого валика-шва со скоростью, не позволяющей металлу остыть. После этого можно производить окончательную механическую обработку посадочных поверхностей 5 седел клапанов в соответствии с фиг.4.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения седла клапанов чугунных головок цилиндров двигателей внутреннего сгорания при их изготовлении или восстановлении, включающий очистку поверхности под седло, дефектоскопию, механическую обработку и изготовление седла, отличающийся тем, что седло изготавливают путем электродуговой наплавки поверхности клапана под седло, при этом наплавляют подслой никеля короткой дугой током прямой полярности в среде сварочного газа с проковкой наплавленного валика со скоростью, не позволяющей металлу остыть, проводят механическую обработку наплавленной никелем поверхности, затем наплавляют рабочий слой жаропрочной аустенитной стали плавящимся электродом током обратной полярности с проковкой каждого валика со скоростью, не позволяющей металлу остыть, и осуществляют окончательную механическую обработку рабочей поверхности седла.

Перед обработкой плоскости или диагностикой клапанного механизма проводится опрессовка ГБЦ. Единственной операцией выполняемой до этого - технологическая мойка. Опрессовка представляет собой проверку рубашки охлаждения на герметичность. Если выявляются повреждения - производится оценка возможности дальнейшего ремонта. По результатам оценки принимается решение о целесообразности ремонта данной головки блока цилиндров. Опрессовка производится так же после удалении форсунок, обломков свечей накаливания, замене седел и технологических заглушек, сварочных работ проводимых на данной головке блока цилиндров(ГБЦ).

Под ремонтом ГБЦ подразумевают так же работы с клапанной группой. Притирка клапана, замена седла клапана, замена втулки клапана.

Стоит отметить, что опрессовка головки блока - одна из услуг, предоставляемых ООО «МоторИнтех». Данная технология применяется при опрессовывании:

• радиаторов;
• теплообменников;
• коллекторов в легковых автомобилях;
• упомянутых ГБЦ.

Мы готовы предложить вам полный спектр услуг по диагностике и ремонту ГБЦ. Благодаря своему профессионализму, огромному опыту работы и наличию всего необходимого инструмента, мы можем выявить все имеющиеся проблемы и эффективно их устранить. Мы гарантируем вам высокое качество выполнения всех работ, в том числе и ремонт ГБЦ, также наши сотрудники помогут вам осуществить подбор вкладышей.

Ремонт головки блока цилиндров двигателя

Вас интересует выгодная цена на ремонт головки блока цилиндров двигателя? Наиболее доступную стоимость готов предложить вам специализированный центр ООО «МоторИнтех». Доверять все работы, связанные с двигателем в целом и с ремонтом ГБЦ можно только профессионалам. Почему? По той простой причине, что без соответствующего опыта и знаний, без профессионального инструмента, мотор так и останется до конца «не долеченным».

Правильная работа ГБЦ - основная составляющая успешной работы двигателя в целом. Наиболее качественный ремонт ГБЦ возможен только при наличии высокотехнологичного оборудования и квалифицированных специалистов.

Ремонт ГБЦ включает в себя несколько этапов: подготовительные работы (мойка и опрессовка, разборка и дефектация), ремонт деталей клапанного механизма, ремонт постелей распределительных валов, ремонт резьбовых соединений и отверстий, обработку плоскостей и окончательную сборку.

Подготовительные работы

Любые работы по ремонту ГБЦ начинаются с демонтажа навесного оборудования и технологической мойки. Это позволяет очистить ГБЦ от масляных отложений, продуктов горения и других загрязнений, которые могут скрыть поверхностные дефекты ремонтируемой детали. Первоначальная оценка объема работ и порядок их выполнения в случае обнаружения таких дефектов может значительно изменяться.

Следующий этап подготовки к ремонту - опрессовка ГБЦ, в ходе которой проверяется герметичность рубашки охлаждения, при обнаружении микротрещин, в большинстве случаев ГБЦ подлежит замене. Опрессовка также проводится после замены прогоревших, износившихся или разрушенных седел клапанов. Работы по опрессовке выполняются специалистами ООО «МоторИнтех» на специальном оборудовании в условиях максимально приближенных к условиям работы двигателя.

Для дальнейшего определения состояния ремонтируемой головки необходима разборка клапанного механизма и его последующая дефектация. Даже такая незначительная операция должна выполняться исключительно профессионалами, что гарантирует сохранность разбираемых деталей и возможность дальнейшего их использования. Дефектация, ремонтируемых ГБЦ, проводится с помощью специального измерительного инструмента. В ходе дефектации определяется объем предстоящих работ по ремонту ГБЦ.

Ремонт деталей ГБЦ

После проведения подготовительных работ производится замена изношенных и деформированных деталей новыми. При отсутствии заводских направляющих втулок клапанов, таковые могут быть изготовлены в нашем специализированном центре ООО «МоторИнтех» из аналогичных сплавов. Всегда заменяются все резиновые детали, прокладки и сальники.

Наибольшую сложность представляет собой восстановление распределительных валов ГБЦ и их постелей. Дефекты, возникающие при неправильной эксплуатации двигателя, (работа без смазки, перегрев двигателя) приводят к деформации распределительных валов и износу опорных шеек и кулачков, образованию задиров, глубоких царапин и рисок как на самих валах, так и на их постелях, что может привести к необратимым последствиям вплоть до выхода из строя всего двигателя. Современные технологии ремонта в большинстве случаев позволяют восстанавливать изношенные поверхности постелей и распределительные валы, продлевая тем самым срок службы ГБЦ. Исключение составляют полые облегченные распределительные валы, которые при любых повреждениях подлежат обязательной замене.

Если у Вас возникли проблемы, связанные с восстановлением Распредвалов и постелей РВ, обращайтесь в наш специализированный центр ООО «МоторИнтех», и мы качественно и быстро решим ваши проблемы.

Следующий этап заключается в восстановлении всевозможных резьбовых и крепежных элементов, резьб свечных колодцев, а на дизельных головках блока отверстий форсунок и свечей накаливания.

Одной из заключительных операций по ремонту ГБЦ является фрезеровка привалочной плоскости. Операция сводится к выравниванию плоскости ГБЦ на фрезерном или шлифовальном станках для обеспечения герметичного соединения головки блока цилиндров с блоком цилиндров по всей площади плоскости и исключения возможных утечек технических жидкостей, циркулирующих в каналах систем смазки и охлаждения. Многие заводы-изготовители допускают незначительное уменьшение высоты головки блока цилиндров и выпускают ремонтные прокладки увеличенной толщины.

Перед окончательной сборкой клапанного механизма необходимо обработать седла и фаски клапанов для обеспечения герметичного перекрытия впускных и выпускных каналов во время работы двигателя. Детали клапанного механизма обрабатываются в специализированном центре ООО «Моторинтех» на современных высокоточных станках, а проверка качества выполненных работ производится на специальных измерительных установках.

В заключение, на некоторых моделях двигателей современных автомобилей необходима ручная регулировка зазоров привода клапанов с помощью измерительных щупов.

Замена направляющих втулок клапанов

Замена направляющих втулок клапанов - это одна из услуг, оказываемых нашим специализированном центром. Обратитесь в ООО "МоторИнтех", и будьте уверены - все работы выполнены профессионально, качественно, в срок.

Почему данный вид работ следует поручить профессионалам? Может быть, с задачей справится и новичок, следуя имеющимся в интернете инструкциям? Ответ однозначен: притирка клапанов и замена направляющих втулок клапанов должна осуществляться только специалистам в мастерской.

Что еще требуется для проведения работ:

• печь;
• специальный инструмент для удаления и установки направляющих втулок;
• оправка, при помощи которой направляющая устанавливается в тело ГБЦ;
• развертки для калибровки отверстий в направляющей втулке.

Если отверстия под направляющую втулку разбито и нет возможности установить стандартную втулку, а ремонтных втулок не существует или проблематично купить втулку, то мы с радостью поможем Вам, изготовив направляющую втулку.

ГБЦ выполнены из сплавов алюминия, имеющих гораздо больший коэффициент расширения при тепловом воздействии, чем те материалы, из которых выполнены направляющие втулки. Таким образом, после нагрева ГБЦ в печи, при помощи специального инструмента можно свободно впрессовывать направляющие. При этом не возникает деформаций посадочного места непосредственно в теле головки.

Если речь идет о чугунных головках, то замена направляющих втулок клапанов проводится без нагревания.

Обработка плоскости ГБЦ

Часто используемое выражение расточка головки блока цилиндров представляет собой обработку (фрезеровку) сопрягаемой поверхности головки с блоком цилиндров.

По мере эксплуатации двигателя, а также после его перегрева происходит нарушение геометрии, что влечет за собой деформацию головки блока цилиндров.

В тех случаях когда это предусмотрено заводом-изготовителем, данную проблему возможно решить путем обработки (выравнивание) плоскости.

Гильзовка блоков или расточка головки самостоятельно не может быть выполнена. Не имея нужных знаний и оборудования, можно только усугубить ситуацию. Лучше доверить профессионалам ООО «МоторИнтех» работу, с которой они сталкиваются ежедневно.

Ремонт постели распредвала

Ремонт постели распредвала - одна из услуг, которые оказывает ООО «МоторИнтех». Для оценки проблемы с постелью распредвала нам нужны: собственно сама ГБЦ, распредвал, крышки крепления распредвала с болтами или шпильками. Сначала производится внешний осмотр и замеры распредвала и мест его посадки. Далее устанавливается система крепления РВ - это могут быть крышки или общая плита. Так же существует туннельная система крепления распредвала. Во всех случаях производятся замеры и вычисляется зазор между валом и постелью. Если он не соответствует значению, указанному заводом-изготовителем - требуется ремонт постели распредвала.

Мы предлагаем вам:

• выполнение всех видов диагностики и ремонта, а также ремонт свечного отверстия;
• гарантированное качество всех работ;
• строгое соблюдение установленных сроков;
• демократичные расценки на все оказываемые услуги.

Обычный ремонт постели распредвала осуществляется в несколько этапов. Для начала все детали тщательно очищаются от масла, грязи и стружки. Далее проверяется распредвал, при необходимости правиться и полируются шейки. Промеряется постель, крышки занижаются и за несколько проходов растачивается постель. В конце осуществляется контрольная сборка с распредвалом.

Но типов ГБЦ достаточно много, соответственно и ремонт постели осуществляемый с каждой в отдельности взятой головкой имеет свои особенности. Поэтому однозначно ответить на вопрос каким образом будет отремонтирована постель, можно сказать только после проведения предварительной диагностики.

Ремонт свечного отверстия

Ремонт свечного отверстия, в том числе и восстановление его резьбы, это небольшая часть тех услуг, которые оказывает своим клиентам наш специализированный технический центр. Если вам нужно оперативно и качественно провести диагностику и выполнить все виды ремонтных работ, значит, пришло время обратиться в ООО "МоторИнтех".

Благодаря опыту, знаниям, наличию всего необходимого профессионального инструмента и правильно выбранной методике ремонта, устранить неполадку, то есть, восстановить резьбу свечного отверстия, можно очень качественно и быстро. Мы выполняем ремонт как в ГБЦ, выполненных из чугуна, так и в алюминиевых.

Для проведения таких ремонтных работ, как правило, используются:

• cпециальный инструмент для удаления обломков свечей;
• инструменты для установки футорки в головку блока цилиндра;
• собственно футорки, имеющие определенную конструкцию;
• термостойкие герметики, которые способны предотвратить газовую коррозию в установленных в ГБЦ футорках.

Весь процесс ремонта можно условно поделить на несколько операций. Это удаления обломков,нарезание новой резьбы, усановка футорки и ее фиксация. Обратитесь к нашим мастерам, если вас интересует ремонт свечного отверстия или ремонт блока цилиндров двигателя.

Ремонт седел

Ремонт седел - один из видов работ, которые проводятся при ремонте головки блока цилиндров. Выполнить этот, а также все остальные виды ремонтных работ, готовы специалисты ООО «МоторИнтех». Абсолютно все работы мы выполним для вас:

• качественно;
• профессионально;
• оперативно;
• не дорого.

Мы можем восстановить поврежденное седло, а также изготовить и заменить его при необходимости.

Для того чтобы все было сделано правильно, нужны не только опыт и знания. Очень важно для проведения каждого из видов работ использовать специальный, профессиональный инструмент. Инструмент - важный фактор обеспечения качества ремонта всех поврежденных деталей и важный фактор качества замены всех деталей, которые уже износились. Материально техническая база нашей специализированного центра позволяет выполнять ремонт в соответствии со всеми техническими требованиям заводов-изготовителей, а также в строгом соответствии с технологией проведения ремонта деталей двигателя. Двигатель - основной агрегат любого транспортного средства, и относиться к его ремонту следует максимально ответственно.

Отметим еще раз: головка блока цилиндров любого двигателя - это чрезвычайно сложный комплекс, состоящий из множества механизмов и узлов. И каждый этап на котором выполняется ремонт головки блока цилиндров двигателя, каждый вид работ, включая ремонт седел, следует доверять высококвалифицированным специалистам.

Притирка клапанов

Притирка клапанов проводится с целью достижения максимальной компрессии. При данном ремонте сначала производится обработка фаски клапана и фаски седла на специализированном станке, далее в случае необходимости с помощью притирочной пасты поверхности дотираются. Контроль производится вакууметром. Данный вид работ проводит наш специализированный центр ООО «МоторИнтех».

Естественно, заменить клапан или выполнить ремонт седел намного выгоднее, чем покупать новую головку блока цилиндров(есть исключения). Гораздо проще доверить эту работу специалистам, чем вникать в тонкости выбора притирочной пасты и приобретать специальные наборы инструментов, необходимые для профессиональной притирки.

Наша компания может предложить Вам услуги:

• ремонт или замена седел;
• ремонт головки блока цилиндров двигателя;
• опрессовка ГБЦ;
• подбор вкладышей;
• правка вала и многие другие работы.

Притирка проводится на снятой головке блока цилиндров.. Не менее важно провести проверку эффективности притирки. Обращайтесь к нам, чтобы притирка клапанов была проведена профессионально и качественно.

Цель работы: составить технологический процесс восстановления клапана, седла и сопряжения «седло- клапан» и выполнить практически.

Для реализации поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

Выбрать мерительный инструмент, метод и средства контроля;

Освоить правильность заполнения технологической документации.

Исходные данные для выполнения работы

Рабочие чертежи (плакат);

Перечень дефектов клапана, седла клапана (задается преподавателем);

Технические условия на ремонт (плакат);

Указания по технике безопасности приведены вприл 16.

Оснащение рабочего места

Для выполнения лабораторной работы рабочее место имеет следующее оснащение:

Станок для шлифовки фасок клапанов, модель СШК-3 ГОСНИТИ;

Универсальный станок для притирки клапанов типа ОПР-1841 А;

Прибор для проверки концентричности рабочей фаски клапана;

Индикаторная головка типа 0,01 ГОСТ 577-68;

Прибор для проверки герметичности сопряжения «седло-клапан»;

Универсальный прибор ГАРО-2215 для шлифования клапанных гнезд или электродрель с приспособлением (плавающий патрон);

Приспособление для проверки концентричности рабочей фаски седла;

Приспособление для сборки клапанной пары;

Паста для притирки;

Слесарный столик;

Угловые шаблоны.

Последовательность выполнения работы

Ознакомится с организацией рабочего места, и проверить его комплектность (плакат по организации рабочего места);

Ознакомится со способами восстановления и особенностями обработки при восстановлении клапана, седла и сопряжения «седло-клапан»;

Изучить применяемое оборудование и оснастку;

Выбрать мерительный инструмент, метод и средства контроля (плакат);

Составить технологический процесс восстановления клапана для заданного сочетания дефектов и выполнить практически;

Составить технологический процесс на восстановление фаски седла и выполнить практически;

Составить технологический процесс на восстановление сопряжения «седло-клапан» и выполнить практически;

Собрать клапанную пару и произвести контроль качества притирки;

Оформить и сдать отчет по работе.

Краткая конструктивно-технологическая характеристика клапана, седла клапана и сведения о технологии восстановления

Объектом ремонта является головка цилиндра и сбора двигателя КамАЗ-740.

Головка цилиндров отлита из алюминиевого сплава. В головку запрессованы чугунные седла и металлокерамические направляющие втулки клапанов, которые растачиваются после запрессовки. Клапаны изготовлены из жаропрочных сталей: впускной- 4Х10С2М, выпускной 5Х20НЧАГ9М, общая твердость поверхности клапанов после закалки HRC 30…35. Твердость торца клапанов HRC 50…55, глубина закалки 2…4 мм.

Коническая поверхность головки выпускного клапана по фаске направлена стеллитом ВЗК следующего химического состава: С=1,0...1,5%; C r =28...32%; S i =-6...2,8%; N i =2,0...3,0%; W=4,0...5,0%; C 0 =58...62%. Содержание F e в стеллите после наплавки max 3%.Твердость наплавленного слоя НRC 40...45.

Диаметр головки выпускного клапана меньше диаметра головки впускного. Стержни обоих клапанов на длине 125 мм от торца покрыты графитом (для этого стержни клапанов помещают в раствор графита и воды) с целью улучшения приработки.

Составление технологического процесса на восстановление клапана, седла и сопряжения «седло-клапан» производится на уровне составления технологического маршрута с указанием их содержания, который заполняется в маршрутной карте в соответствии с ЕСТД ГОСТ 3.1118-82 форма 1,2.

Восстановление клапана (фаски и торца)

Фаску клапана и торец шлифуют на станке СШК-3 шлифовальным кругом ПП 125х10х32 24 А 40ПС2- СТ19К5А ГОСТ 2424-75, что обеспечивает шероховатость R a =0,63…0,16 мкм. Припуск на шлифование 0,2…0,6 мм, точность получаемого размера и формы 1Т5-1Т7.

Окружная скорость шлифовального круга (V k) зависит от вида связки и профиля круга, V k =25…50 м/с.

Для кругов, диаметр которых меньше 150 мм V k =25…30 м/с.

При V k =30…35 м/с и шлифовании закаленной стали скорость вращения детали V D =25…30 м/мин.

Для выполнения операции шлифования фаски клапана (рис. 15) необходимо:

Установить приспособление для правки круга и произвести правку алмазным карандашом.

Снять приспособление для правки круга.

Проверить соответствует ли установка зажимного цангового патрона угла фаски шлифуемого клапана.

Установка положения цангового патрона производится следующим образом: ослабляется гайка и корпус зажимного патрона, устанавливается угол соответствующий углу фаски шлифуемого клапана (α=45 0) по метке стола. Для облегчения установки корпус зажимного цангового патрона фиксируется штифтом на угол 45 0 , после чего гайка снова затягивается.

Рис. 15. Схема шлифования фаски (а) и торца клапана (б)

Установить требуемую по диаметру стержни клапана цангу. Для того, чтобы установить требуемую цангу по диаметру стержня клапана необходимо вывернуть из резьбы патрона зажимную ручку и вынуть цангу и заменить другой требуемого размера. После этого в цангу вставляется стержень клапана и зажимается завинчиванием зажимной ручки. Зажимная цанга, втулка и патрон должны быть исключительно чистыми от грязи и абразивной пыли.

Включить станок с разрешения преподавателя или лаборанта, стол с зажимным патроном с помощью ручного рычага подвести к шлифовальному кругу.

Подать шлифовальный круг на фаску клапана путем вращения вправо ручного штурвала до тех пор, пока не начнется шлифование клапана. Затем стол с зажимным патроном подается влево пока клапан не отойдет от шлифовального круга. Наибольшим поворотом вправо ручного штурвала производится установка на глубину резания.

Равномерным движением подвести клапан к шлифовальному кругу и шлифовать по всей поверхности круга, не выходя за его ширину. Этот процесс повторять до тех пор, пока клапан не будет отшлифован. В конце клапан повести к шлифовальному кругу при весьма малой глубине шлифования.

Примечание. Установку на заданную глубину резания нельзя производить, если клапан находится в зацеплении с шлифовальным кругом.

По окончании шлифования вращением влево ручного штурвала следует отвести шлифовальный круг с суппортом, выключить станок и вынуть клапан.

По окончании операции шлифования фаски клапана необходимо проверить биение фаски на приспособлении (рис.16). Биение фаски относительно стержня клапана не должно превышать 0,02 мм.

Рис. 16. Схема контроля фаски клапана.

Для выполнения операции шлифования торца клапана (рис.15б) необходимо:

Установить специальную подставку для шлифования торцов стержня клапанов с помощью направляющего выступа и закрепить гайкой в пазу стола зажимного патрона.

Установить стол так, чтобы передняя сторона подставки была удалена от шлифовального круга примерно на 12 мм.

Положить клапан на призму приспособления. При шлифовании торца стержня клапана правой рукой клапан прижимается к шлифовальному кругу и вращается на подставке вокруг своей оси, а двумя пальцами левой руки поджимается к призме.

Шлифовать торец «как чисто».

Восстановление седла клапана и сопряжения «седло-клапан»

Седла клапанов восстанавливаются шлифованием. Шлифование как метод предварительной и окончательной обработки фаски седла обеспечивает шероховатость поверхности R a =1,25…0,8 мкм и точность размера и формы 1Т6…1Т7.

Для шлифования фаски седло клапанов используется комплект прибора модели ЦКБ-2447, в состав которого входит шлифовальная машинка с планетарно-шлифовальным механизмом.

В лабораторных условиях используется электрическая дрель и приспособление для шлифования (рис.17)

При износе клапанных гнезд, не превышающем предельно допустимый, восстановление их работоспособности сводится к образованию необходимого угла фаски. Перед обработкой фасок клапанных гнезд заменяют изношенные направляющие втулки стержня клапана на новые и обрабатывают их разверткой, устанавливаемой в оправку. Обработанные отверстия используют в качестве технологической базы при шлифовании фаски клапанных гнезд, что обеспечивает необходимую соосность отверстий направляющих втулок и клапанов гнезд. При износе клапанных гнезд выше допустимого их восстанавливают установкой новых клапанных седел.

Для выполнения операции шлифования седла клапана (рис. 17) необходимо:

произвести правку шлифовального круга (шлифовальный круг правится на токарном станке в сборе с оправкой алмазным карандашом в специальном приспособлении или для этой цели может быть использован станок для шлифовки клапанов СШК - 3;

установить оправку со шпиндельной головкой в направляющую втулку клапана;

соединить шпиндельную головку с электродрелью и нажатием дрели на шпиндельную головку прошлифовать фаску седла "как чисто".

Рис. 17. Схема шлифования седла клапана

По окончании шлифования производится контроль соосности клапанного гнезда и направляющей втулки. Контроль осуществляется с помощью индикаторного приспособления (рис. 18). Измерение производится поворотом втулки приспособления на 360°. Биение фаски должно быть не более 0,04 мм.

Рис. 18. Индикаторное приспособление для контроля соосности

Герметичность сопряжения «седло-клапан» достигается путем притирки. Притирка обеспечивает высокую точность размера и формы (IT5 и выше) шероховатость поверхности, R a =0,16 мкм.

Притирка клапана производится на специальном станке типа ОПР-841. А для притирки клапанов автомобильных двигателей (со скоростью притира 10...3 Ом/мин). Технические данные и устройство основных узлов станка представлено на плакате.

При работе шпиндели передают усилие на клапан с переменной нагрузкой. Возвратно-вращательное движение шпинделей на 360° производится от редуктора через шатунно-кривошипный механизм, рейку и шестерни шпинделей. Кроме возвратно-поступательного движения в горизонтальной плоскости, шпиндели имеют возвратно-поступательное движение в осевом направлении, которое осуществляется от шатунно-кривошипного механизма подъема шпинделей. Смещение начальных положений шпинделей производится при помощи гидравлического механизма смещения. В результате сочетания таких движений станок как бы копирует ручной режим притирки. Установка головок на нужную высоту производится либо вручную - маховиком через червячную передачу и реечное зацепление, либо электродвигателем через клиноременную передачу.

Наладка станка на притирку клапанов заключается в расстановке шпинделей станка на межосевые расстояния.

Притирку выполняют в одну, две, а в некоторых случаях и в три операции. При этом снимается припуск 0,02-0,005 мм на диаметр и менее. Притирка осуществляется свободными абразивными зернами, которые в смеси со связующей жидкостью наносится на рабочую поверхность притира.

Для притирки клапанов применяют притирочные пасты на основе абразивных порошков и синтетических алмазов. Например, микропорошок белого электрокорунда зернистостью М 20 или М14 (ГОСТ 3647-80), карбид бора М 40 (ГОСТ 5744-74). В качестве связующей среды применяют минеральное масло, дизельное топливо. Например, дизельное масло ДЛ-11 (ГОСТ 8581-78).

Состав пасты для притирки клапанов следующий: 1,5 части (по объему) микропорошка карбида кремния зеленого, одной части масла для двигателя и 0,5 части дизельного топлива. Перед употреблением притирочная паста перемешивается (микропорошок способен осаждаться). Притирочная паста наносится на фаску седла клапана равномерным слоем. Стержень клапана смазывается моторным маслом.

Скорость притирки снижается при повышении требований к качеству поверхностей (сопряжения).

Давление инструмента на обрабатываемую поверхность устанавливают в зависимости от выполняемой операции. При предварительной притирке 0,2...0,5 МПа, а при окончательной 0,1...0,15 МПа.

Притирка считается законченной, если на рабочих фасках клапана и седла появляются сплошные кольцевые полосы шириной 2-3 мм.

Для выполнения операции притирки клапанов необходимо:

вставить клапан в головку цилиндров предварительно надев на стержень пружину;

установить головки на плиту и закрепить;

поднять угольник подъемной площадки;

снять крышки кожуха и ослабить гайки втулок шпинделей;

расставить шпиндели по осям клапанов;

Закрепить нижние и верхние гайки втулок шпинделей. После закрепления обоих втулок, шпиндель должен от руки передвигаться в осевом направлении под действием пружины;

Вращением маховика поднять корпус шпинделей в верхнее положение;

Вставить переходники так, чтобы квадраты их вошли в отверстие муфты шпинделей (соединение с клапанами посредством присосок);

Поднять плиту так, чтобы при верхнем положении корпуса шпинделей зазор между тарелкой клапана и гнездом был 8-10 мм;

Нанести пасту и включить станок.

Машинное время притирки клапанов зависит от качества шлифовки клапана, седла клапана, а также от применяемой притирочной пасты.

Для получения хорошей матовой поверхности фасок рекомендуется перед окончанием притирки ослабить нажим на клапан, для чего необходимо на ходу станка опустить подъемную площадку так, чтобы зазор между клапанами и седлом был 20-25 мм.

Способы контроля качества притирки клапана

Плотность прилегания клапанов к седлам можно проверить следующим способом:

пробой на карандаш (стирание радиальных карандашных рисок, нанесенных на фаску клапана при повертывании его в седле в ту или другую сторону);

пробой на краску при нанесении берлинской лазури на седло и попеременном проворачивании клапана;

просачиванием керосина через испытываемое сопряжение при заливке его в патрубок головки цилиндров;

Проверкой на герметичность по времени падения воздуха в камере, расположенной над клапаном;

При качественной притирке карандашные риски сотрутся, на фаске клапана останется след от краски в виде ровной кольцевой поверхности шириной 1,5...2мм, керосин не просачивается через сопряжение клапан-седло; давление воздуха (Р = 0,02 МПа) в камере не падает в течение 10с.

Сборка головки цилиндров и контроль качества притирки:

Для выполнения операции сборки головки цилиндров необходимо:

Вставить впускной и выпускной клапаны;

Установить головку в приспособление для сборки головки так, чтобы штифты вышли в отверстие под болты крепления головки;

надеть пружины и тарелку клапанов;

вращая вороток приспособления отжать тарелкой пружины клапанов;

вставить втулки и сухари клапанов;

вывернуть винт из траверсы обратным вращением воротка;

снять головку цилиндров с приспособления;

установить головку цилиндра поочередно впускными и выпускными окнами вверх и залить в них дизельное топливо. Хорошо притертые клапаны не должны пропускать его в местах уплотнения в течение 30с. При подтекании топлива постучите резиновым молотком по головке клапана. Если подтекание не устраняется, клапаны притрите повторно.

указать цель и задачи работы;

выбрать мерительный инструмент;

дать метрологическую характеристику мерительного инструмента и приборов;

указать наименование и марку материала детали;

вычертить эскиз детали;

оформить технологический процесс восстановления на уровне маршрутной карты с указанием содержания операции.

Образец оформления отчета, заполнения маршрутной карты и необходимая информация по перечисленным пунктам приведены на плакатах.

Защита отчета производится путем тестового опроса.

Форма отчета приведена в прил. 16.

Контрольные вопросы

Назовите материал головки блока двигателя КамАЗ-740.

Назовите материал впускного, выпускного клапана, седла и твердость поверхности.

Назовите марки круга для шлифования клапана, получаемую шероховатость и точность после обработки, линейную скорость круга и детали.

Назовите способ восстановления седла клапана, требуемую шероховатость и точность механической обработки.

Какую точность и шероховатость поверхности обеспечивает притирка?

Как осуществляется операция притирки клапана?

Как осуществляется операция восстановления фаски и торца клапана?

Как осуществляется операция восстановления седла клапана?

Назовите состав притирочных паст.

Чему равно давление инструмента на обрабатываемую поверхность при притирке?

Как определить окончание процесса притирки?

Назовите способы оценки качества притирки.

6.10.1 Плазменная наплавка клапанов .

Выпускные клапаны среднеоборотных судовых дизелей (например «SULZERA 25») изготовляют из сталей 40Х9С2 и 40X10С2М.

Для обеспечения повышенной работоспособности клапана упрочняют наплавкой уплотнительный пояс тарелки. Для обеспечения оптимальных свойств наплавленного металла, ЗТВ и основного металла разработан процесс автоматической плазменной наплавки самофлюсующимся порошком ПР-Н77Х15СЗР2. (Ранее для этого применяли ручную аргонодуговую наплавку стеллитом).

Плазменную наплавку осуществляют на установке УПН-303 при следующих параметрах режима: ток дуги прямой полярности 100-110А, напряжение дуги 35-37В, расход порошка 2кг/ч, скорость наплавки 7-8 м/ч. Порошок вдувается в плазму. Наплавка выполняется с перечными колебаниями плазматрона. В качестве плазмообразующего, защитного и транспортирующего газа используется аргон. Перед наплавкой тарелку клапана нагревают ацетилено- кислородным пламенем до температуры 200-250 0 С.

Подготовку кромок выполняют согласно рис. 1. Для обеспечения горизонтального положения плоскости наплавляемого пояска шток клапана в манипуляторе наплавочной установки располагают под углом 30 0 к вертикали. Наплавку осуществляют в один слой.

После наплавки производится отжиг при температуре 700 0 С.

Клапаны имеют необходимую твердость основного металла HRC 24-25, требуемую повышенную твердость наплавленного HRC 38-41 и приемлемую твердость металла ЗТВ HRC 36-37.

6.10.2 Наплавка клапанов стеллитом.

Наплавку клапанов мощных судовых дизелей выполняют также стеллитом.

Кобальтовые сплавы с хромом и вольфрамом, так называемые стеллиты, отличаются замечательными эксплуатационными свойствами: они способны сохранять твердость при высоких температурах, стойки против коррозии и эрозии, а также имеют отличную износостойкость при сухом трении металла по металлу. Сам по себе кобальт не обладает высокой жаропрочностью, это свойство придают сплавам присадки хрома (25-35%) и вольфрама (3-30%). Важным компонентом является и углерод, который образует с вольфрамом и хромом специальные твердые карбиды, улучшающие сопротивление абразивному износу.

Кобальтовыми сплавами наплавляют клапаны двигателей внутреннего сгорания, уплотнительные поверхности паровой арматуры сверхвысоких параметров, матрицы для прессованияцветных металлов и сплавов и др. При наплавке сталей необходимо стремиться к минимальному переходу железа из основного металла в наплавленный, иначе свойства последнего резко ухудшаются. Наплавленный металл склонен к образованию холодных и кристаллизационных трещин, поэтому наплавку ведут с предварительным и часто с сопутствующим подогревом деталей.

Обеспечение минимальной доли основного металла и соблюдение необходимых термических условий являются наиболее важными особенностями технологического процесса наплавки кобальтовых сплавов. Наплавку осуществляют газовым пламенем или аргонодуговой сваркой прутками из сплавов В2К и ВЗК, а также покрытыми электродами марки ЦН-2 со стержнем из прутка ВЗК.

Применяется подогрев деталей до температуры 600-700 0 С. При таком нагреве доля основного металла велика (до 30%), поэтому для получения минимального содержания железа наплавку приходится выполнять в три слоя. Это увеличивает расход весьма дорогого наплавочного материала и повышает трудоемкость работ.

Тарелки клапанов с наплавленными фасками. Технологический процесс восстановления тарелки клапана.

Клапаны. Ресурс клапанов автотракторных двигателей лимитируется главным образом износом его фаски, в результате чего в соединении седло - фаска клапана увеличивается глубина погружения его тарелки относительно поверхности головки блока цилиндров, что ведет к ухудшению экономических показателей двигателя: снижению мощности, повышению расхода топлива, масла и др. Фаску, как правило, восстанавливают шлифованием. При износе до размера менее номинального клапан приходится заменять новым или восстанавливать.

Быстрый износ фасок клапанов объясняется тем, что в процессе работы они подвергаются химическому и тепловому воздействию, и через фаску в 3-5 раз отводится больше теплоты, чем через стержень. Практически все клапаны поступающих в ремонт двигателей имеют износ по фаске тарелки.

В повышении прочности фасок вновь изготовляемых клапанов хорошо себя зарекомендовал способ наплавки сжатой дугой прямого действия на установке У-151, разработанной ИЭС им. Е. О. Патона. На заготовку клапаны укладывают литое кольцо, которое затем сплавляют сжатой дугой. Попытка перенести опыт этого способа для наплавки изношенных клапанов не дала положительных результатов. Это объясняется тем, что высота цилиндрического пояска тарелки клапана в результате износа уменьшается до 0,4-0,1 мм, и наплавка тонкой кромки фаски вследствие неравномерного прогрева головки клапана и наложенного присадочного кольца затруднена: происходит подгорание.

Эффективным способом восстановления клапанов является способ плазменной наплавки с подачей жаропрочных порошковых твердых сплавов на изношенную фаску. Для этого Малоярославецким филиалом ГОСНИТИ, ЦОКТБ и ВСХИЗО на базе станка У-151 по конструкции ИЭС им. Е. О. Патона была разработана установка ОКС-1192. Установка состоит из наплавочного полуавтомата в комплекте с балластным реостатом РБ-300, плазмотрона конструкции ВСХИЗО.

Техническая характеристика установки ОКС-1192

Типоразмеры наплавляемых клапанов (диаметр тарелки), мм 30-70

Производительность, шт/ч < 100

Расход газа, л/мин:

плазмообразующего <3

защитно-транспортирующего <12

Расход охлаждающей воды, л/мин >4

Вместимость порошкового питателя, м 3 0,005

Мощность, кВт 6

Габаритные размеры, мм:

установки 610X660X1980

шкафа управления 780X450X770

В случае отсутствия промышленной установки при необходимости восстановления клапанов ремонтные предприятия в состоянии собрать плазменную установку из отдельных готовых узлов на базе токарного станка по схеме, представленной на рис. 42. Клапан устанавливают на медную водоохлаждаемую форму, соответствующую размеру его тарелки, которая через подпятник и пару конических шестерен приводится во вращение от шпинделя токарного станка.

Рис. 42. Схема установки для плазменной наплавки клапанов:

1 - источник питания; 2 - дроссель; 3- вольфрамовый электрод; 4 - внутреннее сопло; 5 - защитное сопло; 6 - клапан; 7 - медная форма; 8, 16 -подшипники; 9 - корпус установки; 10 - водоподводящая трубка; 11, 12 - штуцеры; 13 - основание; 14 -стойка; 15, 17 - сальники; 18 - стопорный винт; 19, 20 - конические шестерни; 21 - цилиндр

Принцип действия установки ОКС-1192 и установки, собранной в условиях ремонтного предприятия, примерно одинаков и состоит в следующем. После подачи к плазмотрону охлаждающей воды (из водопроводной сети), плазмообразующего газа аргона (из баллона), электрической энергии (от источника питания) между вольфрамовым электродом и внутренним соплом плазмотрона с помощью осциллятора возбуждается косвенная сжатая дуга (плазменная струя). Затем из порошкового питателя транспортирующим газом - аргоном через защитное сопло горелки на фаску вращающегося клапана подается порошок и одновременно через балластный реостат подводится ток к клапану. Между электропроводимой плазменной струей и фаской клапана возникает сжатая дуга, которая расплавляет одновременно фаску клапана и наплавочный порошок, образуя плотные слои высокого качества (рис. 43).

Рис. 43. Тарелки клапанов с наплавленными фасками

Для наплавки фасок клапанов тракторных двигателей, имеющих большую массу, кроме рекомендованных, можно применять также порошковые твердые сплавы на железной основе ПГ-С1, ПГ-УС25 с добавлением к последним 6% Аl.

При выборе материала для наплавки клапанов следует руководствоваться тем, что хромоникелевые сплавы имеют более высокую жаростойкость и износостойкость, но они в 8-10 раз дороже твердых сплавов на железной основе и хуже обрабатываются.

Режимы плазменной наплавки фасок клапанов

Сила тока, А 100-140

Напряжение, В 20-30

Расход газа (аргона), л/мин:

плазмообразующего 1,5-2

транспортирующего (защитного) 5-7

Скорость наплавки, см/с 0,65-0,70

Расстояние от плазмотрона до фаски клапана, мм 8-12

Ширина слоя, мм 6-7

Высота слоя, мм 2-2,2

Глубина проплавления, мм 0,08-0,34

Твердость HRC наплавленного слоя сплавом:

ПГ-СР2, ПГ-СР3 34-46

ПГ-С1, ПГ-УС25 46-54

Технологический процесс восстановления тарелки клапана содержит следующие основные операции: мойка, дефектация, очистка торца и фаски от нагара, плазменная наплавка, механическая обработка, контроль. Механическую обработку клапанов выполняют в такой последовательности: зачистить торец тарелки клапана; обточить тарелку клапана по наружному диаметру в номинальный размер, обработать предварительно тарелку фаски; обработать фаску шлифованием под номинальный размер. Первые три операции выполняют на токарном станке резцами с твердосплавными пластинами. Применение плазменного способа наплавки позволило повысить износостойкость рабочей поверхности тарелки автомобильных клапанов в 1,7-2,0 раза по сравнению с износостойкостью новых.